Майже кожен бачив цю дивовижну іграшку: фігурка птаха, що без жодних батарейок та механізмів невпинно нахиляється до води, піднімається і повторює цей цикл безкінечно. Вченим спало на думку, що з такої іграшки вийде чудовий генератор електрики. Їм вдалося створити багатообіціючий прототип, якому не потрібне паливо, а потрібна лише вода, що випаровується.
Розроблений вчеими з Гонконгу та Гуанчжоу (Китай) генератор виробляє напругу, що перевищує 100 вольт — набагато вище, ніж інші методи, які виробляють електроенергію з води. І він може працювати кілька днів, використовуючи лише 100 мілілітрів води як паливо.
«Трибоелектричний гідроелектричний генератор пропонує унікальний засіб живлення малої електроніки в умовах навколишнього середовища, використовуючи воду як легкодоступне джерело, — сказав Хао Ву, професор Південно-Китайського технологічного університету та перший автор дослідження. – Я все ще відчуваю подив і хвилювання, коли бачу реальні результати».
Іграшка Пташка-пташка десятиліттями була невід’ємною частиною наукових класів. Іграшка складається з двох скляних колб, з’єднаних скляною трубкою, всередині якої знаходиться легколетюча рідина метиленхлорид.
Верхня колба, яка включає дзьоб птаха та декоративний циліндр, покрита тканинним матеріалом, а тіло птаха підвішене на двох пластикових ніжках.
Після того, як голова птаха опускається в склянку з водою, вода починає випаровуватися. Це призводить до охолодження та викликає різницю тиску, яка змушує рідину в нижній колбі підніматися через трубку, поки вона не заповнить голову, змушуючи птаха знову занурюватися вперед у воду, щоб «напитися», зволоживши свій дзьоб для наступного циклу.
Коли Ву була аспірантом, ламаючи голову над тим, як створити більшу вихідну напругу від генератора енергії випаровування, вона згадала іграшку-пташку, і її вразила ідея, що її можна використовувати як більше ніж інструмент для демонстрації фізичної концепції.
Щоб побудувати генератор, Ву та його колеги розмістили два модулі трибоелектричних наногенераторів, які збирають механічну енергію, з обох боків двигуна, який вони реконструювали з комерційної іграшки-пташки. Дослідники протестували прототип із різноманітною невеликою електронікою, використовуючи її для живлення 20 рідкокристалічних дисплеїв (РК), датчиків температури та калькуляторів.
Подолання тертя, яке сповільнювало роботу генератора, було головною проблемою в дослідженні, сказала Ву. Дослідники прикріпили волокна з візерунками як матеріали для перенесення заряду в модулі трибоелектричних наногенераторів. Стратегія допомогла зменшити тертя та дозволила пристрою працювати плавніше.
На наступному етапі дослідження команда планує розробити нову пташку-пташку замість комерційно доступної іграшки з метою більш ефективного перетворення випаровування води в електричну енергію.
